201977. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és automatikus szabályozó berendezés a Hall-Herolut eljárással történő alumínium előállításánál a keletkező gázok elszívásának szabályozására
HU 201977 B si sebességet kell figyelembe venni, amely a minimális értékhez van közel. Megfelelő reteszelő elemek segítségével kézi vagy mechanikus úton állítani lehet egy adott kemencénél az elszívási sebességet, mégpedigúgy, hogy a kezelő személyzetet utasítjuk arra, hogy azokban az időszakokban, amikor a kád nyitva van, növelje meg az elszívási teljesítményt. A kézi úton történő működtetésnek több hátránya van, nem eléggé megbízható, adott esetben a személyzet az utasítást nem veszi figyelembe vagy nem a kívánt mértékben hajtja végre. Egy további hátrány, hogy ha a megnövelt sebességű elszívás túlságosan sok kemencében van egyidejűleg működtetve, akkor az elszívási sebesség a többi kemencében le fog csökkeni, mivel egyébként a sok kemencét magába foglaló rendszer teljes elszívási teljesítménye állandó. Ha a növelt elszívást nem kezdjük abban a pillanatban, amikor a rendszerben levő fedelek egy része nyitva van, fluor tartalmú gázok jutnak a környezetbe. A találmánnyal az volt a célunk, hogy olyan automatikusan működésben levő elszívási eljárást dolgozzunk ki, amikoris a normál elszívásról azonnal a megnövelt elszívásra kapcsolunk át, amint legalább egy fedél nyitva van. Természetesen ezt a feladatot megoldhatnánk egy sor elektromechanikus kapcsolóelemmel, például relével is. Tekintettel azonban arra, hogy egy korszerű nagyteljesítményű, azaz egy 280000 A-es kemencén közel negyven fedél van és általában több kemence van párhuzamosan egy-egy tápfeszültségre kapcsolva, így adott esetben több ezer kapcsolót kellene beépíteni, és ezeknek a kapcsolóknak a nehéz üzemi körülmények (magas hőmérséklet, agresszív környezet) kellene megbízhatóan működni, nyilvánvaló, hogy ez a megoldás nem eredményezhet megbízható működést és olcsó berendezést. A találmányunk azon a felismerésen alapult, hogy megfigyeléseink szerint annak az eláramló gáznak a hőmérséklete, amely a kemence feletti térből van elvezetve és amelyet az egész rendszer fő szívási csövében mérhetünk előre kiválasztott pontokon, abban a pillanatban, amint legalább egy fedél valahol kinyitásra kerül, lecsökken. A csökkenés mértéke pedig jól mérhető, 50-100 °C körüli érték. Ennek alapján arra a felismerésre jutottunk, hogy mérjük a hőmérsékletet és ha az egy előre megadott érték alá csökken, akkor a normál elszívásról a fokozott elszívásra kapcsolunk át illetőleg, amint hőmérséklet visszaáll, a szintén előre megadott értékre, a normál üzemmódba kapcsolunk vissza. A találmány tehát eljárás Hall-Heroult eljárással történő alumínium előállításnál a keletkező gázok elszívásának szabályozására, ahol az alumíniumot nyitható fedelekkel vagy ajtókkal ellátott elektrolizáló kemencékben állítják elő, ahol elektrolizáló kádak felett elszívó berendezéshez csatlakoztatott elszívó csővezeték van. Az eljárás úgy van megvalósítva, hogy legalább az egyik csővezetékben folyamatosan mérjük a gáz hőmérsékletét, és a mért hőmérsékletet előre megadott alapjel hőmérséklettel, felső küszöbérték hőmérséklettel, és alsó küszöbérték hőmérséklettel folyamatosan összehasonlítjuk, ahol a felső küszö3 bérték hőmérsékletet és az alsó küszöbérték hőmérsékletet az alapjel hőmérsékletnél alacsonyabbra választjuk, és ha a hőmérséklet a felső küszöbérték hőmérséklet alá csökken, az elszívó berendezést fokozott elszívásra állítjuk, és ha a hőmérséklet az alsó küszöbérték hőmérsékletet elérte, az elszívó berendezést normál elszívásra állítjuk vissza. Előnyös a találmány szerinti eljárás akkor, ha a normál elszívásnál a gáz áramlási sebességét kisebbre állítjuk, mint a fokozott elszívásnál, továbbá a fokozott elszívásnál az áramlási sebességet 1,2-4, előnyösen 1,5-3-szorosára állítjuk, mint a normál elszívás sebessége. A találmány szerinti eljárás további előnyös foganatosítási módját képezi, ha a hőmérsékletet célszerűen hőelemmel mérjük, és ha mért hőmérséklet valamelyik küszöbértéket eléri, fény és hangjelző elemet működtetünk, illetve a mért hőmérsékletet egy számítógépes folyamatszabályozóhoz csatlakoztatjuk és segítségével a működését szimuáljuk, számoljuk és létrehozzuk a vészjelzéshez tartozó adatokat. A találmány tárgya továbbá berendezés a találmány szerinti eljárás foganatosítására, amely tartalmaz a gáz hőmérsékletét mérő hőmérsékletérzékelőket, amelyek egy, a mért hőmérsékletet előre beállított első és második küszöbértékkel összehasonlító és az elszívást megfelelően normál vagy fokozott üzemmódba kapcsoló szabályozót és szabályozó kimenetére csatlakoztatott a csőszakaszban vagy csőszakaszokban levő az áramlási állító beavatkozó elemet vagy elemeket tartalmaz. A találmány szerinti berendezés úgy is kiképezhető, hogy a hőmérsékletérzékelő(k) hőelem(ek), amelyek a kemence elszívócsöve(i)ben van(nak) elhelyezve; a szabályozó beavatkozó elem egy célszerűen sík reteszelő elem, amely az elszívó cső(vek)ben a cső tengelyére merőleges tengely mentén mozgathatóan van(nak) kiképezve, vagy a reteszelő elem az elszívó cső tengelyére merőleges sík mentén mozgathatóra van kiképezve, és a szabályozó beavatkozó eleme(i) rugalmas anyagból kiképzett csőszakasz(ok). A találmány szerinti eljárást, valamint az eljárást megvalósító berendezést a továbbiakban példakénti kiviteli alakja segítségével, a mellékelt ábrákon ismertetjük részletesebben. Az 1. ábrán látható a találmány szerinti és a PECHINEY cég által gyártott 280000 A-es elektrolizáló kemence oldalnézete, ahol a berendezés olyan két fedelet tartalmaz, amelyeken keresztül az elfogyott anód helyére új helyezhető, a 2. ábrán látható az 1. ábrán bemutatott kiviteli alak felülnézete a különböző elszívó körökkel. Az 1. ábrán látható, hogy az elektrolizáló kemence tartalmaz egy vízszintesen elhelyezett 1 tartóelemet, amely a kád felső tartószerkezetét képezi és amelyre az alumíniumoxidot betápláló garat tartóelemei, valamint a pozitív 2 anódrudak és 3 anódtartó rudak el vannak helyezve. A 3 anódtartó rudak 4 rögzítő elemekkek vannak a 2 anódrúdhoz erősítve. Az 5 elhasznált anódrúd a két 7 fedélen keresztül távolítható el a kemencéből. Ezek a 7 fedelek levétel után a kemence másik oldalánál 4 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
